Устройство для многоточечной подвески крупногабаритного элемента

 

Изобретение относится к опорным устройствам и может быть использовано для подвески плоского крупногабаритного в двух измерениях элемента (Э) из алюминиевого сплава на стальную башню. Целью изобретения является повышение надежности устройства путем уменьшения поперечных темff § (О 6 со ел сл .1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК дп 4 F 16 M 11/00

>cg

Д.

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3874445/25-27 (22) 18.03.85 (46) 07.06.87. Бюл. 11 21 (72) А.В.Самоцветов, Б.С.-Г, Рябой

1 и А.Ф.Бойченко (53) 621.219 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

8 - 1075050, кл. F 16 М 11/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1075051, кл. F 16 М 11/00, 1982.

„„Я0„„1315715 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОЙ

ПОДВЕСКИ КРУПНОГАБАРИТНОГО ЭЛЕМЕНТА (57) Изобретение относится к опорным устройствам и может быть использовано для подвески плоского крупногабаритного в двух измерениях элемента (Э) из алюминиевого сплава на стальную башню. Целью изобретения является повышение надежности устройства путем уменьшения поперечных тем13157 пературных деформаций при подвеске Э на узкое основание. Устройство содержит неподвижную опору 3 и подвижные опоры 4 и 5, обеспечивающие устранение температурных деформаций при многоточечной подвеске крупногабаритного в двух измерениях плоского алюминиевого Э 1 на основание 2, ширина которого меньше ширины Э 1. Неподвижная опора 3 выполнена в виде плоской горизонтальной фермы (Ф), состоящей из двух стоек, двух раскосов, двух подкасав и наклонной плоской Ф иэ че15 тырех стержней. Каждая подвижная опора выйолнена в виде аналогичной плоской Ф. Стержни, стойки и раскосы неподвижной и подвижных опор выполнены из материала, идентичного по коэффициенту линейного температурного расширения материалу основания, подкосы — из материала, идентичного по коэффициенту линейного температурного расширения материалу Э, а длина каждого из них определяется по соответствующей аналитической зависимости. 7 ил.

Изобретение относится к опорным устройствам и мажет быть использована для подвески плоского крупногабаритного в двух измерениях элемента из алюминиевых сплавов на стальную башню.

Цель изобретения — повышение надежности устройства путем уменьшения поперечных температурных деформаций при подвеске элемента на узкое основание. 10

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, на фиг. 2 — вид Л на фиг. 1, на фиг. 3 — неподвижная опара; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 2, на фиг. 5 — схема для анализа деформа- 15 ций в плоской ферме; на фиг. 6 то же, при стальных подкосах (вместо предлагаемых алюминиевых падкасав); на фиг. 7 — схема для анализа поперечных деформаций элемента при 20 отклонении стоек, Устройство содержит элемент 1, выполненный, например, из алюминиевых сплавов и подвешенный, например, на стальное основание 2 с помощью неподвижной опоры 3 и ряда подвижных опор 4 и 5. Неподвижная опора 3 установлена на верхнем конце основания " и поддерживает верхний край элемента 1. При изменении температуры верхний край 6 элемента 1 неподвижен в вертикальном направлении.

Подвижные опары 4 и 5 расположены равномерно па высоте основания 2 и поддержпвают элемент 1 в поперечных сечениях 7 и 8, которые при перепаде температуры перемещаются в вер25

2 тикальном направлении. Неподвижная

3 и подвижные 4 и 5 опоры обеспечивают восприятие и передачу на основание 2 весовых и ветровых нагрузок ат элемента 1. Расположение подвижных опор

4 и 5 при повышении температуры показана пунктиром (фиг. 2).

Неподвижная точка 9 элемента 1 расположена в верхнем сечении 6 на вертикальной оси 10 (аси симметрии).

Любая точка 11 в верхнем сечении 6 перемещается при перепаде температуры в горизонтальном направлении, а любая точка 12 на оси 10 перемещается вдоль этой аси. Любая точка

13 элемента 1, не лежащая в сечении

6 или на оси 10, при перепаде температуры перемещается вдоль линии

14, соединяющей точку 13 с неподвижной точкой 9.

Неподвижная опора 3 выполнена в ниде плоской горизонтальной фермы из стержней 15-20, при этом 15 и

20 — падкосы, 16 и 19 — стойки, 17 и 18 — раскосы, и наклонной фермы из четырех наклонных стержней 21-24.

Стержни 15 и 20 выполнены из алюминия, все остальные — из стали. Стержни 15-24 одними концами закреплены на основании 2 в четырех точках 2528, а другими концами — в пяти точках 9, 29-32, лежащих в верхнем сечении 6 элемента 1. Стержни 17, 18, 22 и 23 образуют стержневую пирамиду, на вершине которой закреплена неподвижная точка 9 элемента 1. Эта стержневая пирамида воспринимает три

40 где 1 ГД перепад температуры, градус, д — коэффициент температурного расширения стали. (2) d t ñ = !!5t

3 1315 составляющие нагрузок: вертикальную весовую нагрузку, горизонтальную боковую нагрузку от ветра и горизонтальную поперечную ветровую нагрузку на элемент. Стойки 16 и 19 перпендикулярны к плоскости элемента 1 и вместе с наклонными стержнями 21 и 24 образуют пару двухстержневых рамок, поддерживающих элемент 1 в точках 30 и 31.

Каждая пара стержней 16-21 и 1924 воспринимает вертикальную несовую нагрузку и поперечную ветровую нагрузку, так как плоскость каждой пары стержней при изменении темпе- 15 ратуры поворачивается вокруг вертикальных осей, проходящих через точки 25 и 27 и 26-28 на основании 2.

Подкосы 15 и 20 поддерживают точки

29 и 32 элемента 1, воспринимают по- 20 перечную ветровую нагрузку от элемента 1 и не препятствуют горизонтальному смещению точек 29 и 32 при температурном расширении элемента 1.

В совокупности неподвижная опора 3, состоящая из стержней 15-24, обеспечивает неподвижность в вертикальном направлении сечения 6 элемента

1, а также свободу горизонтального смещения точек 29-32 при температурном расширении элемента 1 в поперечном направлении.

Каждая подвижная опора 4 и 5 выполнена в виде плоской горизонтальной фермы из шести стержней 33-38; 35 двух стальных стоек 34 и 37, двух стальных раскосов 35 и 36 и двух алюминиевых подкосов 33 и 38. При температурном расширении элемента 1 в вертикальном направлении все стержни 33-38 поворачиваются вокруг горизонтальной линии, проходящей через опорные точки 39 и 40 на основании

2. Точки 41-45 на элементе 1 имеют свободу перемещения в вертикальном 45 направлении. Точка 43 закреплена раскосами 35 и 36 в горизонтальной плоскости (в плоскости чертежа), а точки

41, 42, 44 и 45 имеют возможность горизонтального смещения при темпера- 50 турном расширении элемента 1 в его поперечном сечении (показано пунктиром). Подвижная опора воспринимает и передает на основание 2 все нагрузки, лежащие в горизонтальной плоскости (ветровые), но не работает на вертикальные нагрузки от веса элемента 1.

По конструкции стержни 33-38 подвиж715 4 ной опоры аналогичны стержням 15-20 неподвижной опоры.

Рассмотрим условия совместно работы стальных и алюминиевых стержней в плоской ферме (фиг. 4). При изменении температуры вследствие разности коэффициентов температурного расширения алюминиевых сплавов и стали происходит относительное перемещение точек элемента 1 относительно стального основания 2. Положение стержней 33-38 и концов элемента 1 при повышении температуры показано пунктиром. Для обеспечения заданной плоскостности элемента 1 при температурном расширении необходимо обеспечить перемещение точек 41, 42, 44 и 45 в горизонтальном (на чертеже) направлении и не допустить смещение этих точек по направлению к основанию 2. Если бы элемент 1 бып выполнен из стали, то подкосы 33 и

38 можно было выполнить также стальными, и проблемы подвески не возникло бы.

На схеме конструкции одной половины плоской фермы (другая половина симметрична) (фиг. 5) пунктиром показаны положения частей при повышении температуры. Точка Г на стальной ферме 1 принимается за неподвижную и температурные смещения точек и частей конструкции определяются относительно этой точки Г. Точка Д перемещается в точку Д», причем величина перемещения равна

Точка А перемещается в точку А

» по линии ГА, так как треугольник из стальных стержней 35 и 36 и ребра

39-40 (фиг. 4) стальной мачты при температурном расширении превращается в подобный треугольник. Величина

AA равна

Точка Б перемещается в точку Б при этом вертикальная составляющая перемещения равна АА, (так как АГ =

БД), а горизонтальная составляющая перемещения равна

1315715

ЖБ = Ab.4г ° d = 1, дt of, (3) где с д- коэффициент температурного расширения алюминиевых сплавов.

Стойка 37 (БД) занимает положение

Б„ Д, а угол наклона определяют из треугольника Б,Д,Е

Б Е ГД- 4 t (of -ofc)

ЕД„БД -(1+д .с(с)

1. Дг(АЯ-dc)

Н (1+dt of ) 10 (4) Рассмотрим перемещение точки В.

Чтобы не нарушать плоскость элемента

1, вертикальное смещение должно быть равно АА, а горизонтальное смещение обусловлено расширением алюминиевого элемента 1 и равно CB„=AB . 4t . Положение точки В определяется пересечением дуг r u r с центрами в точкак Б и Д,, причем г„=Б „Б,=БВ(1 +

+4t- о(,(), г = 1B(1+ 4 t с „) . Необходимо подобрать длину алюминиевого подкоса 38, чтобы точка пересечения дуг на одилась в плоскости элемента 1, т. е. в точке В .

Рассмотрим треугольник Д„В„Е (фиг. 5) и обозначим ГД=АБ=I.; ЛГ

БД = H; = К, ДВ = 1: 30

В„Е=Л„В,-Г l,=(1-+К) (1+4 tof ot )

-T- (1+ 4г ссс ) > (5) ЕД„= Н ° (1+дую . ofc) (B„1.) г +- (ЕД) = (?\,В,) - . (7) 35

Из условия расширения алюминиевого подкоса

После возведения в квадрат и приведения подобных членов получим (L+К 1, 4tа +К дг i „-1.-1, .4t d )+

+(H+H.дг сК 7 — 12 (1+Дг - сс„) 2; t 50 (K+J. 4 t с д+К 4 tofot -1. 4t ofoT

+(Н+Н 4 t с с)2- 1г - (1+4 t of )2 .

К +2K 1 . Дг а, +2К. 4г а„-2К1 4t 3 +

+T.2(4t - )" +2K1(4CI )2—

21.2 (gt)2. g с; of с +К2(дг of ) — 55

-2K1 (4t)2 g . +1 2 (4t с) с+Н2+2Н2+

+дг.g+H2 (4t of ) =1 +Zl at с +

+12 (4t ttf )2

Д„В, =Д, Б(1+Дг )=1 .(1+4t. ),(8)

ПодстаBим полученные выражения в уравнение (7): ((1. +К) (1+ 4 t С,, ) -T. (1+4 г Ы ))

= (1. (1+4г of„)72, 11з треугольника БВД видно, что

1 =К +Н 2. Производим сокращение левой части уравнения на К +H, а правой на 1 . Оставшиеся члены резко разделяются по своим численным значениям: члены со значениями а(ч и с . в первой степени; члены с квадратами с(и с с и с их произведением.В практическом диапазоне значений Н, L К, l (в пределах 1-3 м) и дс (до 50—

100 ) численные значения членов пер0 вой группы в 1000-5000 раз больше значений членов второй группы. После исключения членов второго порядка малости ввиду их пренебрежимо малых значений

2KI, .д г. с с +2К д t d -2KJ. 4 t.o(. +

+2Н 4 t <с = 212 Дt

Производим сокращение каждого чле1 I на на 2 4с, что свидетельствует о независимости равенства от величины и знака температурного перепада Д1::

KL oC +K сс -KT, с(+Н2 of — 1 с((10)

Так как 1 =Н +К, то при подстанов2 2 ке в равенство (10), получим

KL+ofa+K а п Kl;of +Н4 =.Н с +К of д

2. или KL(a„-of ) Н (Ыс,-Ы ), или KT.=Í 2

Н2 и К = —. (11)

Подставив (11) в выражение 1

Н +К, получим

2 2

2 Н

1 =Н + вЂ, или 1=Н/I. Н +1. (12)

Используя расчетное соотношение (12), можно для реальной конструкции подобрать длину 1 алюминиевого подкоса и длину Н стоек при заданном значении ширины 21. поперечного сечения стального основания.

Если вместо алюминиевого подкоса

38 использовать подкос стальной, то это вызовет поперечные деформации плоского элемента 1 (фиг. 6). Пунктиром показано положение точек и частей конструкции при повышении температуры. Так как o(с с с, то r „ с г2 и точка В2 пересечения дуг г и г будет лежать ниже, чем точка В (фиг. 5). Треугольник БВД подобен треугольнику смещений МВВ, поэтому можно определить величину поперечной деформации

1315715

МВ, lib В В и

2 cosy

Формула ражения

30 аид4

Проблема подвески алюминиевого элемента 1 на стальном основании 2 состоит в обеспечении таких противо5 речивых технических требований, как обеспечение развязки температурных расширений в вертикальном и поперечном горизонтальном направлениях и обеспечение увеличенной площади опирания. В предлагаемом устройстве это техническое противоречие решено с помощью введения алюминиевых подкосов и установкой стальных стоек перпендикулярно плоскости подвешиваемого элемента.

Введение алюминиевых подкосов 15, 20, 33 и 38 позволяет увеличить площадь опирания элемента 1, уменьшить длину его консольных частей и уменьшить деформацию элемента 1 при вет ровой поперечной нагрузке. изобретения

Устройство для многоточечной подвески крупногабаритного элемента на вертикальное основание, выполненное из материала с иным коэффициентом температурного линейного расширения (КТЛР), чем у материала элемента, содержащее неподвижную и подвижные опоры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства путем уменьшения поперечных температурных деформаций при подвеске элемента на узкое основание, неподвижная опора выполнена в виде горизонтальной плоской фермы, состоящей из двух стоек, двух раскосов, двух подкосов и наклонной плоской фермы из четырех стержней, а каждая подвижная опора — в виде горизонтальной плоской фермы, аналогичной ферме неподвижной опоры, раскосы опор закреплены в неподвижной точке элемента, стержни наклонной фермы неподвижной опоры соединены на элементе с соответствующими раскосами и стойками, стержни стойки и раскосы неподвижной и подвижных опор выполнены из материала, идентичного по КТЛР материалу основания, а подкосы из материала, идентичного по

КТЛР материалу элемента, а длина 1 каждого иэ них определяется из выгде Н вЂ” высота стойки; половина ширины основания.

1315715

1

Фиг 5

Ф

,

Я

25 и

Г у i Я

Г

ФО

1315715

Фиг.д

Составитель В.Иванов

Редактор М.Бланар Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Заказ 2336/38 Тираж 639 Подписное

ВНИИП11 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул . Проектная, 4